(57)【要約】      （修正有）【課題】溶融炉の内壁に設置された耐火材の残厚を、多数の計測点において、安価に、容易に、正確に行える耐火材の残厚計測用プレート及び残厚計測方法を提供する。【解決手段】内側の壁部１３に耐火材５を配置した溶融炉の前記耐火材５の残厚を計測する残厚計測用プレート１Ａであって、前記残厚計測用プレート１Ａを、前記壁部１３に配置した耐火材５に埋没するように固定し、かつ、前記耐火材５の摩耗により露出する前記プレートの露出部４の長さと、前記耐火材５の残厚ｈとが対応関係にあること利用して耐火材５の残厚ｈを計測する。【選択図】図２
2010190463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側の壁部に耐火材を配置した溶融炉の前記耐火材の残厚を計測する残厚計測用プレートであって、前記残厚計測用プレートを、前記壁部に配置した耐火材に埋没するように固定し、かつ、前記耐火材の摩耗により露出する前記プレートの露出部の長さと、前記耐火材の残厚とが対応関係にあることを特徴とする残厚計測用プレート。
【請求項２】
前記残厚計測用プレートが、主要部である三角形の頂点の１つに基部を組み合わせたバチ型であり、前記プレートの基部側が前記壁部方向になるように設置し、前記耐火材の摩耗により前記主要部の一部が線状に露出した露出部の長さと、前記露出部から壁部までの長さである残厚とが対応関係にあることを特徴とする請求項１に記載の残厚計測用プレート。
【請求項３】
前記残厚計測用プレートが、Ｙ字型であり、前記プレートの下端が前記壁部方向になるように設置し、前記耐火材の摩耗により前記Ｙ字型の上部の露出した上端の２点間の長さと、前記露出部から壁部までの長さである残厚とが対応関係にあることを特徴とする請求項１に記載の残厚計測用プレート。
【請求項４】
多数の前記残厚計測用プレートを設置した溶融炉の耐火材の残厚計測方法であって、前記溶融炉の運転を停止し、前記耐火材に堆積又は付着したスラグを除去し、前記耐火材の表面に露出している多数の前記残厚計測用プレートの露出部の長さを計測して、前記溶融炉内における耐火材の摩耗状況を把握することを特徴とする耐火材の残厚計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、溶融炉の内側に設置される耐火材の残厚を計測するためのプレート及びその計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ごみの焼却により生じた残渣等を、高温で溶かして液状化させることで、減容化、無害化及び再資源化を行うための装置として溶融炉（ガス化溶融炉、電気式溶融炉等）が使用されている。図６にこの溶融炉の垂直断面図の概略、図７に水平断面図の概略を示す。
【０００３】
図６に示すように溶融炉９は、筒状に形成された水冷壁８の内部の壁部１３に、斜線で示す耐火材５を配置して溶融炉９の本体を形成している。溶融炉９は天井部に設置されたバーナー１０により、内部の温度が、例えば１２００〜１３００℃の高温に加熱され、投入口１２から投入されるごみの残渣や瓦礫等の被加熱物を加熱し、溶けたマグマのような高温スラグを下方から排出するよう構成されている。
【０００４】
図７は前記溶融炉９の水平断面図を示しており、前記水冷壁８は多数の冷却水管７を円周状に林立させて形成しており、この水冷壁８の内側の壁部１３のさらに内側に耐火材５を設置し、外側に保温材１６を設置している。ここで、図７は筒状に形成される水冷壁８の一部のみ（図７左上）を図示しており、実際には円周上のすべての方向に水冷壁８が存在している。また、水冷壁８を有さない溶融炉９もある。
【０００５】
前記耐火材５の内部を、加熱され溶けたマグマのようになった被加熱物が上方から下方に流れていき、前記被加熱物が溶けて形成された高温スラグ、及び溶融炉内で発生する腐食性燃焼排ガス等の影響で、前記溶融炉内側の全ての壁部１３を覆っている耐火材５が浸食され次第に摩耗して薄くなっていくため、定期的な交換が必要となっている。ここで、前記耐火材５は例えば、水冷壁８の内側の壁部１３に沿って、型枠を組んでモルタルを流し込む、又は吹き付けて形成する方法や、前記壁部１３に沿って煉瓦を配置する方法等で形成されている。
【０００６】
前記耐火材５の摩耗は、例えば設置時に１００〜１５０ｍｍの厚みを有していた場合、溶融炉９の運転状況にもよるが、２〜３年で３０〜５０ｍｍ程度まで摩耗するため、２、３年に１回ほどの割合で耐火材５の交換を行っている。この耐火材５が摩耗して薄くなると、溶融炉９を形成している水冷壁８が高温に曝され損傷してしまうため、余裕を持って残存している耐火材５を除去し、再施工を行う必要がある。
【０００７】
従って、溶融炉９の運転において、耐火材５の残厚ｈがどの程度であるかを正確に把握することが重要となる。従来は年に２、３回程度、溶融炉９の運転を停止した際に、定期的に耐火材５の残厚を計測しているが、その方法としては、図６に示す耐火材５の内径Ｒを計測して残厚ｈを推定したり、あるいは溶融炉９の最上部のバーナー１０の中心から下げ振り１４を下ろし、そこから、耐火材５の表面までの距離ｒを計測し、この値から残厚ｈを推定したりしていた。
【０００８】
しかし、これらの方法は精度が低く、また、作業性が悪く耐火材５の残厚計測には大変な労力が必要であった。特に、耐火材５の摩耗は周方向に偏りがあり、また、下げ振り１４による垂線がずれる（５ｍｍ程度）の測定誤差がでる問題を有していた。このため、予想以上に耐火材５の残厚が少なくなって、水冷壁等の外壁が露出してしまうことがあった。
【０００９】
一方で、耐火材の残厚の測定誤差を無くすために、耐火材である耐火煉瓦の間にセラミックや光ファイバー等の導波体を埋め込み、この導波体の長さを超音波やレーザーにより計測して、耐火材の残厚を正確に計測するシステムが提案されている（特許文献１参照）。しかし、例えば、高さが十数メートル、直径が２メートル以上となる大型の溶融炉において、耐火材の残厚を計測するためには、計測箇所は少なくとも数十ヶ所は必要となり、上記システムの設置コストが大きくなってしまう問題を有している。
【００１０】
また、他の方法として、熱電対を耐火材に埋め込み温度を計測することで、耐火材の残厚を推定する方法や、溶融炉に設けた耐熱窓から放射温度計により温度を計測し、耐火材の残厚を推定する方法が行われている。しかし、前述のシステムと同様に設置箇所が多くなることで、設置コストが大きくなってしまう問題を有しており、さらに、熱電対による温度計測の場合には、腐食性ガスが発生する溶融炉においては、その影響で２〜３ヶ月で使用不可能となることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−１０５１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、溶融炉の内壁に設置された耐火材の残厚を、多数の計測点において、安価に、容易に、正確に行える耐火材の残厚計測用プレート及び残厚計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明に係る耐火材の残厚計測用プレートは、内側の壁部に耐火材を配置した溶融炉の前記耐火材の残厚を計測する残厚計測用プレートであって、前記残厚計測用プレートを、前記壁部に配置した耐火材に埋没するように固定し、かつ、前記耐火材の摩耗により露出する前記プレートの露出部の長さと、前記耐火材の残厚とが対応関係にあることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、前記露出部の長さを計測することで、耐火材の残厚を容易に計測することができ、耐火材の交換時期の決定が確実かつ的確に行えるようになる。特に、露出部の長さと耐火材の残厚とが比例関係にある場合には、残厚を正確に計測することができ、等しい関係にある場合には、前記露出部の長さを計測すると同時に、残厚を正確に知ることができる。
【００１５】
また、熱電対等を利用する従来例に比べ、前記残厚計測用プレートは安価に作成できるため、溶融炉内に多数設置することができ、それに伴い、溶融炉内各所の耐火材の不均一な摩耗状況を正確に把握することができる。
【００１６】
上記の耐火材の残厚計測用プレートにおいて、前記残厚計測用プレートが、主要部である三角形の頂点の１つに基部を組み合わせたバチ型であり、前記プレートの基部側が前記壁部方向になるように設置し、前記耐火材の摩耗により前記主要部の一部が線状に露出した露出部の長さと、前記露出部から壁部までの長さである残厚とが対応関係にあることを特徴とする。
【００１７】
この構成により、前記残厚計測用プレートの露出部が線状となり、この線の長さを定規等で測ることで耐火材の残厚が計測できるため、非常に容易な計測作業となり、作業効率
を向上させることができる。特に、前記耐火材がモルタル等を固めて形成されている場合には、水冷壁内周面に大量のアンカーを固定して、このアンカーを埋没させるようにモルタルを流し込んで固めて設置しており、摩耗した耐火材の表面には、前記アンカーの点状の露出部が大量に出ているため、残厚計測用プレートの露出部が線状となることで、容易に見分けることができる。
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明に係る耐火材の残厚計測用プレートは、前記残厚計測用プレートが、Ｙ字型であり、前記プレートの下端が前記壁部方向になるように設置し、前記耐火材の摩耗により前記Ｙ字型の上部の露出した上端の２点間の長さと、前記露出部から壁部までの長さである残厚とが対応関係にあることを特徴とする。
【００１９】
この構成により、前記残厚計測用プレートの露出部が２つの点状となり、この２点間の長さを定規等で測ることで耐火材の残厚が計測できるため、非常に容易な計測作業となり、作業効率を向上させることができる。ここで、耐火材がモルタル等を固めて形成されている場合には、前記アンカーを使用しているため、このアンカーとＹ字型残厚計測用プレートの露出部の点が異なる大きさになるように、材料の太さを変える必要があるが、煉瓦等を積み重ねる場合には、バチ型と同様に使用することができる。
【００２０】
上記の目的を達成するための本発明に係る耐火材の残厚計測方法は、多数の前記残厚計測用プレートを設置した溶融炉の耐火材の残厚計測方法であって、前記溶融炉の運転を停止し、前記耐火材に堆積又は付着したスラグを除去し、前記耐火材の表面に露出している多数の前記残厚計測用プレートの露出部の長さを計測して、前記溶融炉内における耐火材の摩耗状況を把握することを特徴とする。この構成により、溶融炉内に設置された耐火材の残厚を多数の計測点において、安価に、容易に、正確に行うことができる。
【００２１】
また、前記残厚計測用プレートは、耐火材の摩耗と同時に摩耗が進むか、または、耐火材の摩耗よりも遅い速度で摩耗が進む必要があるため、前記プレートの材質は、前記耐火材よりも高い耐熱性、耐腐食性を有していることが望ましい。つまり、前記プレートが耐火材よりも先に腐食が進むと露出面が無くなり、計測不能となってしまうためである。
【００２２】
さらに、前記残厚計測用プレートは、露出部の長さと、耐火材の残厚の長さが一致する形状とすることが最も望ましく、この構成により、露出部の長さを計測すると換算をする必要なく、耐火材の残厚を求めることができるため、作業性が大幅に向上する。しかし、耐火材の残厚の測定精度を向上させる、または、逆にそれほど高い精度が必要でないなど状況に合わせて、露出部の長さと耐火材の残厚の長さの対応を変更して、前記プレートを作成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る耐火材の残厚計測用プレート及び残厚計測方法によれば、前記残厚計測用プレートの露出部の長さを計測することで、耐火材の残厚が正確にかつ容易に計測することができ、耐火材の交換時期の決定が確実かつ的確に行えるようになる。また、熱電対等を利用する従来例に比べ、前記残厚計測用プレートは安価に作成できるため、溶融炉内に多数設置することができ、それに伴い、溶融炉内各所の耐火材の不均一な摩耗状況を正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の耐火材の残厚計測用プレートの構成を示す図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の耐火材の残厚計測用プレートの設置状況を示す図である。
【図３】本発明に係る第２の実施の形態の耐火材の残厚計測用プレートの構成を示す図である。
【図４】本発明に係る第３の実施の形態の耐火材の残厚計測用プレートの構成を示す図である。
【図５】本発明に係る第４の実施の形態の耐火材の残厚計測用プレートの構成を示す図である。
【図６】溶融炉の垂直断面を示す図である。
【図７】溶融炉の水平断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施の形態の耐火材の残厚計測用プレート及び残厚計測方法について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明に係る第１の実施の形態の残厚計測用プレートを示す。
【００２６】
このバチ型残厚計測用プレート１Ａは、図１の三面図に示す様に、主要部である三角形の頂点の１つに基部を組み合わせたバチ型であり、上方を拡開した台形状をしたプレートの本体３Ａ（主要部）と、溶融炉に設置するための基部２から形成され、全体が薄いプレート状となっている。図７に溶融炉９に前記プレート１Ａを設置した様子を示し、水冷壁８を形成している冷却水管７の間のひれ１５に、前記プレート１Ａの基部２を固定し、耐火材５の厚み方向（溶融炉９の中心方向）に本体３Ａが向くように、多数のプレート１Ａを林立させて設置する。前記プレート１Ａを溶融炉９内に多数設置することで、耐火材５の偏りのある摩耗状況を正確に把握することができ、しかも、設置作業が単純であり、設置コストも安価にすることができる。
【００２７】
図２に前記バチ型残厚計測用プレート１Ａの設置状況の詳細を示す。水冷壁８の一部を形成している冷却水管７の間の壁部１３に、前記プレート１Ａの基部２を溶接等で固定しており、溶融炉９の内側にあたる方向に設置した耐火材５を斜線で示している。前述のように溶融炉９の運転に伴い摩耗が進み、この摩耗により露出した耐火材表面６から壁部１３までの長さである、耐火材５の残厚ｈが減少していく。この耐火材５の摩耗に伴い、前記プレート１Ａも摩耗して、露出部４が露出している様子を示している。
【００２８】
このとき、図１に示す露出部４の長さｄと残厚ｈの長さを対応関係、望ましくは比例関係にすることにより、前記露出部４の長さを計測して、残厚ｈを容易に知ることができる。望ましくは露出部４の長さｄと残厚ｈが等しくなる関係（ｈ＝ｄ）に、前記プレート１Ａの形状を決定するとよく、このように決定することで、露出部４の計測の後に残厚ｈに換算する必要がなく、瞬時に知ることが可能となるため、耐火材５の残厚ｈの計測の作業効率を向上させることができる。
【００２９】
ここで、露出部４の長さｄと残厚ｈの長さの比例定数は、設置する耐火材５の厚さが厚い場合には、例えばｈ＝２×ｄとすることで、前記プレート１Ａのサイズを小さくできる。他方、耐火材５の厚さが薄く、残厚ｈを正確に計測したい場合には、ｈ＝１／５×ｄとすることで、残厚ｈを高い精度で計測することができる。
【００３０】
なお、前記プレート１Ａの露出部４は、耐火材表面６に線状に出現するため、耐火材の設置時に利用することのあるアンカーの露出部と容易に見分けることができ、視認性が高い。前記アンカーとは、耐火材がモルタル等を材料として設置される場合に、壁部１３にＹ字状のアンカーを林立させて固定することで、前記耐火材を壁部１３からはく離しないようにするものである。
【００３１】
また、前記プレート１Ａの材質は、耐火材以上の耐熱性、耐腐食性を有していることが
望ましく、具体的にはステンレス等で形成することができる。これは、溶融炉９の運転時に、耐火材５の摩耗より早く前記プレート１Ａが腐食又は溶融してしまうと、露出部４を確認することが不可能となり、残厚ｈを計測できなくなってしまうためである。
【００３２】
ここで、前記プレート１Ａは水冷壁８に接触させて固定することにより、冷却効果が高まるため、摩耗速度を低下させることができる。この冷却効果を利用することで前記プレート１Ａの材質の選択の幅を広げることができる。さらに前記プレート１Ａの材質によっては、耐火材５の摩耗速度よりも遅く、耐火材表面６の上部に露出部４が残る場合がある。この場合は、前記プレート１Ａと前記耐火材表面６が形成する境界線の長さを、露出部の長さとして測定することで、残厚ｈを知ることができる。
【００３３】
図３に、本発明に係る第２の実施の形態の残厚計測用プレートを示す。このＹ字型残厚計測用プレート１Ｂは、上方を拡開したＶ字状の本体３Ｂ（主要部）と、溶融炉に設置するための基部２から形成され、全体が略Ｙ字型となっている。このプレート１Ｂを使用した場合は、露出部は２つの点状となり、この２点間の距離ｄを計測することで、耐火材５の残厚ｈを計測することができる。このＹ字型残厚計測用プレート１Ｂを使用することで、前記プレート１Ｂを製造する際に必要となる材料の量を抑えることができるため、コストを抑制することができる。また、前述したアンカーの露出部と見分けるために、露出部として出現する点の大きさをアンカーと異なるものとする（本体３ＢのＶ字の太さを変更する）と、残厚計測時の視認性が向上し、作業効率を向上させることができる。
【００３４】
図４に、本発明に係る第３の実施の形態の残厚計測用プレートを示す。この湾曲型残厚計測用プレート１Ｃは、円筒形のパイプを切り開いて、下方はその円筒形に近い形を保ちながら、上方を打ち広げた形状をしている。この構成により、露出部４の長さｄを計測して、残厚ｈを計測する機能に加えて、残厚ｈが減少するに従って、露出部４の形状が線状から円状に変化していく特徴を有している。図４の右方は、前記プレート１Ｃの断面図を示しており、露出部４の形状が残厚ｈの変化に伴って変化する様子を示している。これにより、正確な残厚ｈを知る必要のある計測箇所のプレート１Ｃは正確に定規等で露出部４の長さｄを計測して、例えば耐火材５の残厚がまだまだ残っており、交換作業がしばらく必要の無い箇所は、露出部４の形状を確認するのみで、耐火材５の異常摩耗等が無いことを確認することができる。残厚ｈの計測作業の効率をさらに向上することができる。
【００３５】
また、正確に残厚を知る必要のない箇所には、耐火材５の限界残厚に達しているかのみを判断する形状の残厚計測用プレートを設置してもよい。つまり、通常時には露出部４が線状に露出しているが、耐火材の交換が必要な限界残厚に達した場合には、露出部４が円形又は矩形等のサインが出るようにしたものを使用してもよい。さらに、残厚を正確に計測することが可能な残厚計測用プレートと併用してもよい。
【００３６】
図５に、本発明に係る第４の実施の形態の残厚計測用プレートを示す。このスリット付き残厚計測用プレート１Ｄは、前述したバチ型残厚計測用プレート１Ａに、スリット１１を設けたことを特徴としており、露出部４の長さｄの計測による残厚ｈを計測可能とした機能に加えて、スリット１１により露出部４が破線状に出現するため、この破線のパターンを観察することで、残厚ｈをおおよそで知ることができる。つまり、露出部４にスリット１１による破断部が２つ出ている場合には、まだ耐火材５の交換の必要性はなく、破断部が１つとなった場合には、そろそろ注意が必要等の迅速な判断ができる。そして、必要に応じて露出部４の長さｄの計測により、正確に残厚ｈを計測することもできるため、耐火材５の残厚ｈの計測の作業効率を向上させ、かつ、精度の高い計測も可能としている。
【００３７】
なお、本発明は、前述した溶融炉９と同様に、耐火材５を使用し、前記耐火材５の残厚ｈを計測する必要のあるものには、同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１Ａ  バチ型残厚計測用プレート
１Ｂ  Ｙ字型残厚計測用プレート
２  基部
３  本体
４  露出部
５  耐火材
６  耐火材表面
９  溶融炉
１３  壁部
ｄ  露出部の長さ
ｈ  残厚
【図１】
2010190463.tif 000003
【図２】
2010190463.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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